قسمت سیزدهم دوره آنلاین

ویدیو قسمت سیزدهم دوره آنلاین

 شارژ هوشمند و V2G

در این ارائه به سوالات زیر پاسخ خواهیم داد:

۱) شارژ هوشمند چیست ؟

۲) چرا به شارژ هوشمند نیاز داریم؟

۳) تکنولوژی انتقال برق وسیله نقلیه به شبکه (Vehicle-to-grid or V2G)

4) مزایا و معایب V2G چیست؟

5) شارژ هوشمند در چه مواردی قابل اجرا است؟

تعریف شارژ هوشمند

ابتدا ببینیم تعریف شارژ هوشمند چیست؟ شارژ هوشمند مجموعهه­ای از عملکردهای هوشمند برای کنترل توان شارژ خودرو الکتریکی به منظور ایجاد یک محیط شارژ انعطاف پذیر، پایدار، کم هزینه و کارآمد است. شارژ هوشمند در کنار مزایای متعد پتانسیل زیادی برای آینده دارد. به طور مثال شارژ هوشمند می­‌تواند با کنترل توان شارژ، انعطاف پذیری شارژ، مدت زمان شارژ و جهت جریان شارژ را افزایش دهد. با انعطاف پذیری بیشتر شارژ نرخ استفاده از مبدل‌­ها و خطوط قدرت می­‌تواند بالاتر رود که همچنین به کاهش هزینه‌­های شارژ خودرو الکتریکی کمک می‌­کند. شارژ هوشمند می‌­تواند بازدهی انتقال قدرت را افزایش دهد و کمک کند تا تقاضای نیرو توسط شبکه کاهش یابد. علاوه بر این با شارژ کردن خودروهای الکتریکی  بر اساس نیروی خورشید و باد می‌­توان آن‌ها را به محصولاتی پایدارتر تبدیل کرد. همچنین شارژ هوشمند می‌­تواند جریان بازدهی جدیدی برای صاحبان خودرو الکتریکی مثل قابلیت تنظیم فرکانس فراهم کند.

V2G

برای فهم مفهوم V2G نگاهی عمیق‌­تر به آن می‌­اندازیم. V2G به معنی استفاده از باتری وسیله نقلیه برای بازگرداندن برق به شبکه است. به منظور تسهیل V2G به شارژهای الکتریکی چند جهتی نیاز داریم که قدرت را بین شبکه و باتری رد و بدل کند. علاوه بر شبکه انرژی باتری می­‌تواند از وسیله نقلیه به خانه، ساختمان منتقل شود. V2X حالت کلی این اصطلاح است که برای تمام کاربردهای این چنینی به کار برده می‌­شود. مزایای زیادی برای تکنولوژی V2X وجود دارد. اول اینکه منبع برق داخل خودرو به ویژه از منابع تجدید پذیر را فراهم می­‌کند که منجر به کاهش انتشارات می‌­شود. علاوه بر این با استفاده از منبع انرژی پیک می‌­توان میزان اوج تقاضا برای برق در شبکه را کاهش داد. در کنار این موارد خودروهای الکتریکی اکنون می‌­توانند در شرابط ضروری تامین قدرت به عنوان یک مولفه اساسی سیستم خدمت کنند. در نهایت سرویس­‌های کمکی می­‌توانند از تکنولوژی V2X برای رسیدن به جریان­‌های درآمدی برای مصرف کنندگان خودرو الکتریکی استفاده کنند. ولی همزمان چالش­‌هایی هم برای این تکنولوژی وجود دارد که هنوز حل نشده است.

اول این که V2X نیاز به شارژرهای چند جهتی دارد که بزرگ‌تر و هزینه‌­برتر از شارژرهای تک جهتی هستند. ثانیا عمر کاری باتری خودرو الکتریکی به طور جزئی کاهش می‌­یابد زیرا شارژ چند جهتی سیکل‌­های شارژ بیشتری را در بر خواهد شد که منجر به تخریب بیشتر می­‌شود. علاوه بر این زیر ساخت‌­های فناوری اطلاعات و ارتباطات، استانداردهای مورد نیاز و چهارچوب کاری و مشوق­‌های مالی که برای اجرای V2X ضروری هستند هنوز در دست توسعه هستند. در نهایت باید توجه داشت که فناوری V2G با توجه به محدودیت‌­های تکنولوژیکی اکنون برای شارژرهای AC ممکن نیست. دلیل این است که شارژهای on-board چند جهتی برای V2G نیاز است ولی اکثر خودروهای الکتریکی موجود شارژر یک جهتی on-board دارند. به علاوه V2X نیاز به سطح ارتباطی بالاتری بین خودرو الکتریکی و شارژر دارد و این امر توسط ارتباطات ساده PWM در نوع ۱ و ۲ شارژرهای AC برآورده نمی‌­شود. اما اکنون شارژرهای off-board چند جهته DC برای کاربردهای V2G استفاده می‌­شوند که از سطوح ارتباطی بالاتر بین خودرو الکتریکی و شارژر با استفاده از PLC یا CAN بهره می‌­گیرند.

مثال های کاربردی شارژ هوشمند

با درک ابتدایی از شارژ هوشمند و V2G حال نگاهی به کاربردهای آنها می‌­اندازیم. ۱) شارژ هوشمند می­‌تواند به متعادل شدن نیرو و بار الکتریکی داخلی کمک کند و این از دو راه می‌­تواند انجام شود : شکاف زمان شارژ را بر اساس بار موجود در شبکه تغییر و انتقال داد یا اینکه چندین نقطه شارژ با اولویت را متعادل کرد. ۲) شارژ هوشمند می‌­تواند استفاده و در در نتیجه آن کاربرد انرژی­‌های تجدید پذیر در شبکه را افزایش دهد. ۳) شارژ هوشمند می‌­تواند بر اساس قیمت­ برق شارژ کردن را تسهیل کند چراکه هزینه­‌های شارژ کردن را کاهش می­‌دهد. علاوه بر این شارژ هوشمند می‌­تواند به عنوان محافظ پشتیبان شبکه به کار گرفته شود.

حال به صورت موردی کاربردهای شارژ هوشمند را بررسی خواهیم کرد.

کاربرد متعادل کردن نیرو انتقال شکاف زمان  و تنظیم کردن سطح قدرت شارژ بر اساس ظرفیت شبکه و شرایط باری دخلی است. به طور مثال زمانی که بار روی شبکه پایین است، سطح قدرت شارژ خودروی الکتریکی می­‌تواند افزایش یابد.

همینطور اگر سطح بار افزایش یابد سطح قدرت شارژ خودروی الکتریکی کاهش می­‌یابد. در نهایت اگر بار شبکه بیش از حد افزایش یابد فرآیند شارژ می‌­تواند متوقف شود و تا زمانی که بار شبکه به حالت عادی برگردد متوقف باقی بماند. با محدودیت‌­های ماکزیمم قدرت برای شارژ خودروها،‌ شارژ هوشمند می‌­تواند چندین خودرو را با اولویت شارژ کند یا قدرت هر خودرو را طوری تنظیم کند که همه یکسان و قدرت همه روی هم به اندازه ماکزیمم حد باشد.

با شارژ هوشمند حتی می­‌توان چند خودرو را بر اساس بار مورد نیاز و اولویت با استراتژی­‌های مختلفی شارژ کرد. شارژ هوشمند می­تواند بر اساس محصولات انرژی تجدید پذیرکه از ژنراتورهای خورشیدی و بادی حاصل می‌­شود به کنترل قدرت خودرو کمک کند. به عنوان مثال می‌­بینیم که قدرت شارژ هوشمند که با نقطه چین آبی مشخص شده است تابعی از نمودار تولید انرژی خورشیدی و انرژی بادی است که ترتیب با خطوط قرمز و سبز مشخص شده‌­اند. علاوه بر کاربردهای شارژ هوشمند با استفاده از تکنولوژی V2G ، خودروهای الکتریکی می‌­توانند به عنوان یک منبع قدرت بزرگ مورد استفاده قرار گیرند تا محولات مختلف انرژی­‌های تجدید پذیر را متعادل کند.

حال به بررسی قیمت و هزینه‌­های شارژ هوشمند می‌­پردازیم. در نمودار مشاهده می‌­شود زمانی که قیمت برق پایین است قدرت شارژ افزایش می‌­یابد و این مقدار زمانی که قیمت قرق بالاست کاهش می‌­یابد یا متوقف می‌­شود.

علاوه بر این مشتریان می‌­توانند سود بیشتری زمانی که V2G به کار برده می‌­شود ببرند. به طور مثال ما می‌­توانیم زمانی که قیمت برق پایین است خودروها را شارژ کنیم و زمانی که قیمت برق بالاست شارژ خود را با V2X تخلیه کرده و به شبکه و ساختمان انتقال دهیم. در رابطه با حذف پیک اوج مصرف، چند خودروی الکتریکی می‌­توانند به عنوان منبعی برای شبکه عمل کنند. با شارژ کنترل شده خودرو الکتریکی می‌­تواند توسط انرژی تجدید پذیر اضافی شارژ شود و با V2G در زمان اوج مصرف شبانه به شبکه تغذیه شود. با این کار پیک­‌های تولیدی و مصرفی هر دو جابجا می‌­شوند و شکاف زمانی برای تامین باتری خودرو به خوبی هماهنگ می‌­شوند.

در آینده خودروهای الکتریکی پشتیبان شبکه برق باشند. در صورتی که قطعی برق کوتاه باشد خودرو الکتریکی می‌­تواند به شبکه برق و خانه‌­های ما وصل شود و برق اظطراری را با V2G فراهم کند.  

برای دیدن قسمت‌های بعدی دوره اینجا کلیک کنید

برای دیدن قسمت‌های قبلی دوره اینجا کلیک کنید